수공구조물 인근 흐름에 대한 연구는 흐름 특성과 유사 거동의 복잡성으로 인해 여전히 많은 관심을 받고 있다. 이러한 측면에서 본 논문은 다양하게 경사진 후향 계단과 수문과 같은 수공구조물 배후의 흐름 및 유사 거동을 수치모의를 통해 규명하였다. 우선 표면 제트 흐름에서 후향 계단 각도가 벽 근처 난류 흐름 구조 및 소류사 이송률, 그리고 이들의 상호작용에 미치는 영향을 분석하였다. 오픈 소스 3 차원 유동해석 프로그램인 OpenFOAM 에 기반한 large eddy simulation (LES)과 discrete element method (DEM)의 결합 모델이 수치모형으로 차용되었다. 해당 수치모형은 수치모의 결과와 다양한 실험에서 취득한 데이터 간의 높은 상관성을 확인함으로써 적절히 검증되었다. 수치모의 결과는 후향 계단 각도가 20° 보다 작을 때 유동 박리가 발생하지 않으며, 이러한 경우 벽 근처 난류 강도가 유사를 활발히 이송시키기에는 충분히 크지 않다는 것을 나타냈다. 후향 계단 각도가 20° 보다 커졌을 때 유동 박리현상이 관측되었으며 결과적으로 벽 근처 난류 강도가 splat 효과로 인해 현저히 증가하였고, 이에 따라 유사 이송률도 급격히 증가하였다. 후향 계단 각도가 30° 와 90° 로 더욱 증가하였을 때, 재부착 길이 또한 증가하는 경향을 보였지만 벽 근처 최대 난류 강도는 거의 변하지 않았다. 평균 소류사 이송률의 최고점은 재부착 길이가 증가함에 따라 더 하류에서 관측되었다. 또한 벽 근처 흐름 구조와 소류사 이송의 상호작용을 규명하기 위해 사분면 분석이 수행되었다. 사분면 분석 수행 결과, 재부착 지점 직전에는 sweep 이, 직후에는 burst 가 소류사를 각각 흐름 방향, 흐름 반대 방향으로 이송시키는 주요한 난류 사건이라는 것이 규명되었다. 더 나아가, 본 논문에서는 수문 열림에 의한 벽 제트 흐름에서 바닥보호공 배후 흐름 및 유사 거동의 특성 또한 수치적 방법으로 조사하였다. 이 흐름 영역에서는 넓은 면적 공기주입법이 세굴 완화에 미치는 영향이 평가되었다. 이를 위해 LES-DEM 결합 모형의 지배 방정식에 대한 소스 코드를 공기상을 포함하도록 수정하였다. 수치모의를 통해 산출된 벽 근처 평균 유속과 바닥보호공 배후 저면 형상은 실험에서 관측된 데이터와 적절하게 일치하는 것을 확인하였다. 수치모의 결과, 소류사 이송률과 최대 세굴심은 벽 근처 흐름 방향 평균 유속을 감소시키는 공기 주입에 의해 현저하게 감소하는 것으로 판명되었다. 이러한 결과는 흐름 방향 평균 유속을 감소시키는 것이 직접적으로 세굴을 완화시키는 가장 주요한 요인이라는 것을 암시한다. 이에 반해, 연직 방향 평균 유속과 난류 강도는 공기 주입으로 인해 현저하게 증가하였지만, 이들은 유사 거동에 기여하는 바는 거의 없는 것으로 나타났다. 최대 세굴심은 공기 유입량이 증가할수록, 그리고 공기 주입 면적이 늘어날수록 감소하는 것으로 확인되었다. 또한, 소류사 이송에 대한 사분면 분석 결과를 통해 공기 주입이 없을 때 주 난류 사건인 sweep 에 의해 초기 세굴량이 증가하는 것을 확인하였으며, 공기 주입이 있을 때는 outward 와 inward interaction 이 주 난류 사건으로 작용하면서 초기 세굴량이 급격하게 감소하는 것을 규명하였다.